功率放大器的分类

       做过电路的同学们功放肯定都用过,但是像自动化专业的同学们做车或四轴时可能不知道自己用得是功放,就是说或者用了也不明所以,今天重新翻了遍模电书,把几种常见功放理解下,写下自己的心得,书读百遍其意自见。

       分类原则:根据输入信号一个周期内放大管的导通情况,放大电路工作状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类。

      若静态工作点Q位于放大区中间,在输入信号(假设为正弦信号)的整个周期内放大管都导通,这种工作状态称为甲类;若静态工作点Q靠近截止点,放大管有半个周期以上导通,则称这种状态为甲乙类;若静态工作点Q在截止点,则只有半个周期导通,这种状态称为乙类;若静态工作点Q选在截止区内,则小于半个周期导通,我们称为丙类。

     甲类功放虽然非线性失真小,但是效率太低,理论上最大值只有50%,是因为电路在没有输入信号时,仍然会消耗电源功率,这也是静态工作点Q的“功劳”。然而做功放最要紧的就是效率啊!教科书上是这么说的:电源提供的能量尽可能地转换给负载,以减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率(h)。乙类功放稍加改进之后,不但可以输出一个不失真的信号,而且将功率提升到78.5%。改进后的乙类功放电路有两种,一种是双电源供电,一种是单电源供电,双电源电路见下图:

   V1是NPN,V2是PNP,两个都结成射集输出,所以称为互补,该电路也叫OCL(Output Capacitorless)电路。

     单电源电路:

     输出端串联了个大电容,使得输出端静态电压为UCC/2,回路的等效电源也就是UCC/2,这类电路也叫OTL(Output Transformerless).

### 射频功率放大器分类 射频功率放大器(RF Power Amplifier,RFPA)是无线通信系统中的核心组件之一,其主要功能是将输入信号的功率到足够高的水平以满足传输需求。根据不同的标准和特性,射频功率放大器可以进行分类。 #### 1. 按线性与非线性特性分类 射频功率放大器可以根据输入与输出信号小的比例关系分为线性功放和非线性功放。在线性功放中,输入信号与输出信号之间保持线性关系,适用于对信号保真度要求较高的场景[^1]。而非线性功放信号输入时会出现增益压缩或失真现象,通常用于对线性度要求不高的应用场合。 #### 2. 按工作带宽分类 根据工作带宽的小,射频功率放大器可分为窄带功放和宽带功放。窄带功放的设计针对特定频率范围,具有较高的效率和增益,但适用的频率范围较窄。相比之下,宽带功放能够在较宽的频率范围内工作,但通常需要在效率和增益上做出妥协。 #### 3. 按功能分类 从功能角度出发,射频功率放大器可以划分为前置驱动功放、末级功放和合并式功放三类。前置驱动功放主要用于提供足够的增益以驱动后续级联的放器;末级功放则负责将信号功率到最终所需的水平;合并式功放通过路信号合成技术实现更高功率输出。 #### 4. 按输出级放器个数分类 根据输出级放器的数量,射频功率放大器可以分为单级放器和推挽放器。单级放器结构简单,适用于低功率应用场景;而推挽放器通过两个对称的放器交替工作,能够有效减少失真并提高输出功率[^1]。 #### 5. 按工作频率分类 射频功率放大器还可以根据其工作频率范围进一步细分为个子类,如VHF(30MHz-300MHz)、UHF(300MHz-3GHz)、L波段(1GHz-2GHz)、S波段(2GHz-4GHz)、C波段(4GHz-8GHz)等[^2]。这种分类方式有助于明确放器的应用领域及其性能特点。 ```python # 示例代码:一个简单的功率放大器增益计算 def calculate_gain(input_power, output_power): """ 计算功率放大器的增益(单位:dB) :param input_power: 输入功率(单位:W) :param output_power: 输出功率(单位:W) :return: 增益(单位:dB) """ gain_db = 10 * (output_power / input_power).log10() return gain_db ```
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